流体力学与流体机械习题参考答案

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流体力学与流体机械

习题参考答案

主讲:陈庆光

中国矿业大学出版社

张景松编、流体力学与流体机械, 徐州:中国矿业大学出版社,2001、6(2005、1重印) 删掉的题目:1-14、2-6、2-9、2-11、2-17、3-10、3-19、4-5、4-13

《流体力学与流体机械之流体力学》

第一章 流体及其物理性质

1-8 1、5m3的容器中装满了油。已知油的重量为12591N。求油的重度?与密度?。 解:??m12591??856.5kg/m3;???g?8394N/m3 V9.8?1.51-11 面积A?0.5m2的平板水平放在厚度h?10mm的油膜上。用F?4.8N的水平力拉它以U?0.8m/s速度移动(图1-6)。若油的密度??856kg/m3。求油的动力粘度与运动粘度。

FU?9.6N/m2,???, Ah?h?0.12Pags,???/??0.12/856?1.4?10?4m2/s 所以,??U解:??1-12 重量G?20N、面积A?0.12m2的平板置于斜面上。其间充满粘度

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??0.65Pags的油液(图1-7)。当油液厚度h?8mm时。问匀速下滑时平板的速度就是多少。

解:F?Gsin20o?6.84N,??因为???F?57Pags, A?h57?0.008U??0.7m/s ,所以U??0.65h1-13 直径d?50mm的轴颈同心地在D?50.1mm的轴承中转动(图1-8)。间隙中润滑油的粘度??0.45Pags。当转速n?950r/min时,求因油膜摩擦而附加的阻力矩M。

解:将接触面沿圆柱展开,可得接触面的面积为:

A??dL???0.05?0.1?0.016m2

dd2?n???2.49m/s 2260D?d 接触面间的距离为:???0.05mm

2 接触面上的相对速度为:u?接触面之间的作用力:F??Adu???A?358.44N dyud?8.9Ngm 21-14 直径为D的圆盘水平地放在厚度为h的油膜上。当驱动圆盘以转速n旋转时,则油膜的附加阻力矩为:M?F试证明油的动力粘度?与驱动力矩M的关系为:

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??证明:??960hM

?2nD42?n?n?nr,v??r? ?603030v??2nr2dr??2nr3dr,dM?dFr? dA?2?rdr,dF??dA?h15h15hM??D/2??2nr3dr15h0???2nD4960h

所以:??960hM 24?nD第二章 流体静力学

2-5 试求潜水员在海面以下50m处受到的压力。海面上为标准大气压,海水重度

??9990N/m3。

解:P?Pa??h?1?105?9990?50?6?105Pa

2-6 开敞容器,盛装?2??1两种液体,如图2-27所示,求:①在下层液体中任一点的压力;②1与2两测压管中的液面哪个高些？哪个与容器内的液面同高？为什么？

解:①P?Pa??1h1??2h2 其中,h1为上层液体的深度,h2为下层液体中任一点距离分界面的距离。

②测压管1的液面高些,与容器的液面同高。

管1中的流体与容器中上层流体为同一种流体,并相互连通,根据等压面的性质,对于同一种流体并连通时,任一水平面为等压面,即管1中的液面与容器内的液面等高。

划交界面的延长线,并与管2相交,根据等压面的定义可知,这就是一个等压面:p??1h1??2h'

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Q?2??1 ?h1?h'

2-7 如图2-28所示的双U形管,用来测定重度比水小的液体的密度。试用液柱高度差来确定位置液体的密度?。(管中的水就是在标准大气压下,4oC的纯水)

解:Pa??水(h4?h3)??h 1)

Pa??水(h1?h2)??(h?h3?h2) 2)

将1)式代入2)式得:

???水（h1?h2?h3?h4)h3?h2?h1?h2?h3?h4?水

h3?h2????g?h1?h2?h3?h4?水

h3?h22-9 某地大气压为101325N/m2。求:①绝对压力为202650N/m2时的相对压力及水柱高度;②相对压力为8m水柱时的绝对压力;③绝对压力为78066N/m2时的真空度。

解:①P相?202625?101325?101325N/m2,?水h?P相,所以,h?10.34m

②P相??水h?8?104N/m2,所以,P?181325N/m2 ③真空度?101325?78066?23259N/m2

2-10 用两个U行管串联在一起去测量一个贮气罐中的气体的压力,见图2-30所示。已知

h1?80cm,

h2?70cm,

h3?80cm,大气压为